射流卷吸边界层内相干结构的实验研究

在轴对称水射流实验台上，采用单帧长曝光图像法，测量了出口Reynolds数在1849~2509范围内的卷吸边界层内流场结构。发现在流向距离L=2D~3.5D，径向距离H=D~1.25D的区域内，流场中吞噬作用和侵蚀作用两种卷吸模式交替出现。分析得到，当Re>1915时，吞噬作用所占的比例随着Re的增大而增大，当Re>2311之后，Reynolds数对该结构发生概率的影响降低；通过快速傅里叶变换得到该相干结构发生的频率在10～19Hz之间；吞噬作用发生的同时在流场中观测到一些特殊涡结构。同时采用运动单帧长曝光图像法对射流流场进行拉格朗日法观测，发现射流流场中的涡结构一般存在于湍流与非湍流界面附近。     

基于涡动相关法的沉积物-水界面氧通量与水动力条件响应关系

沉积物-水界面是物质参与环境地球化学循环和生物耦合的"热区",水动力条件是沉积物-水界面物质交换的关键影响因素。溶解氧作为常用的水质评价指标,对调节生物化学进程有重要作用,因此本文采用涡动相关法这种非侵入式通量测量技术开展室内试验研究,探究沉积物-水界面氧通量与水动力条件的响应关系。结果表明:随着水体紊动增加(采用Batchelor尺度表征),扩散边界层厚度减小,氧通量增大。分析室内试验和相关研究中水动力条件、扩散边界层厚度及氧通量的关系,发现扩散边界层厚度与Batchelor尺度呈正相关关系,拟合结果表明可以用Batchelor尺度近似表示扩散边界层厚度;氧通量与扩散边界层厚度呈负相关关系,且当扩散边界层厚度小于0.5 mm时,扩散边界层厚度变化对氧通量影响更强烈,当厚度大于0.5 mm后,氧通量基本保持稳定。     

高速列车微结构表面减阻仿真研究

为减少高速列车在运行时受到的气动阻力,根据V型微结构沟槽的减阻机理,建立了若干组几何参数不同的V型微结构沟槽。验证了计算域、边界条件、湍流模型的合理性,对微结构沟槽面的减阻效果进行了数值仿真计算,分析了微结构沟槽面附近的速度、壁面摩擦应力云图。结果表明:沟槽结构使得壁面附近流场的粘性底层厚度增加,沟槽顶部的阻力系数较大,底部和中部的阻力系数较小。与平面摩擦阻力相比,各组几何参数不同的微结构沟槽面都得到了不同程度的减阻效果,最佳减阻效果达到10.09%。     

超临界机组流动加速腐蚀边界层流动模拟与分析

流动加速腐蚀(FAC)是电厂高压漏水、管道断裂等主要事故的原因,采用Fluent软件模拟管道的流动加速腐蚀规律,将微观与宏观研究联系起来,分析了温度、流速、管型与边界层流动及流动加速腐蚀之间的规律。结果表明:与其他温度相比,150℃时管道边界层处的Fe2+质量浓度增大,边界层的厚度更薄,边界层的腐蚀较严重,对流动加速腐蚀的影响也较大,为最易腐蚀温度;腐蚀速率随流速的增大而增大;T型三通管相比直管易发生腐蚀,且在流向改变处腐蚀最严重。     

“边界层”在多种化工单元操作中的体现

诸多的化工单元操作过程中,普遍存在着"边界层"现象。"边界层"的存在对化工单元的操作过程会产生明显的影响。本文描述和类比了多种"边界层"的特征,并在物理化学的知识层面上对其产生机理进行了阐述,最后指出通过削弱边界层可以提高动量传递、质量传递和热量传递的速率和效率。     

不同截面形状微肋片内流动阻力特性

以去离子水为工质,实验研究了横截面形状为圆形、椭圆及菱形的叉排微肋片组成的流道内的流动阻力特性。结果表明,3种形状肋片流道内压降随流量增大而增大。受微/小尺度下层流边界层的影响,流量较低时微肋形状对流动影响较弱,椭圆形肋片与菱形肋片内压降几乎相同,而圆形截面肋片内由于流动距离较长导致流动阻力最大;当流量较大时,椭圆形肋片内压降最小。Re较小时,长短轴一致的菱形肋片内的流动阻力系数f比椭圆形肋片略低,但在Re较高时,椭圆形肋片内的f值仍然最低。研究还表明,在现有各种关联式中,只有菱形微肋片关联计算值与本实验值较吻合。     

冻土地带地源热泵土壤恢复特性的实验研究

本文利用简易沙箱装置,模拟地埋管在土壤中取热至土壤内层部分冻结以及取热后土壤的温度恢复过程。通过改变圆管换热器内冷冻液的温度,定性分析恢复过程中冻结层厚度、土壤温度场等变量的变化规律,研究考虑土壤冻结的温度恢复过程中,冷冻液温度改变对含湿土壤温度恢复特性的影响。得出冷冻液温度越低,相同恢复时间后冻结层半径越大,冻结层半径较停机时刻的恢复量越低,全部冻土融化所需时间越长,冻结锋面处温度越低,冻结锋面温度恢复量越低以及冻结锋面处的温度恢复速率除相变阶段较其前后小幅下降以外其余时刻都随时间递减等结论。本文相关结论对后续研究土壤相变传热机理、冻土融化模型等模拟实验具有实际参考价值,并可为实验条件不足的研究者提供现实依据,为其后续研究地埋管周围冻结土壤的温度恢复特性提供有针对性的帮助。     

影响边界层陶瓷电容器性能的主要因素

综述了影响边界层陶瓷电容器的主要因素,包括显微结构、掺杂改性、包露技术及烧成工艺等。展望了边界层瓷电容器在21世纪的研究应用前景。     

弦弓式预应力柱面网壳结构风洞试验及风致效应研究

弦弓式预应力柱面网壳结构是一种新颖的结构形式，通过对网壳下部拉索施加预应力使结构成为自平衡体系，某火电厂干煤棚为弦弓式预应力柱面网壳结构在干煤棚结构中的首次应用，风荷载是其主要荷载之一，目前规范对该类网壳结构的体型系数未作明确规定，因此需要进行风洞试验来确定其体型系数，试验考虑了网壳周边环境的作用，严格模拟了规范规定的大气边界层风场，分析研究了网壳表面风压分布规律及其影响因素，给出了可供设计采用的体型系数，同时进行了风致效应的研究，研究表明，周边环境对网壳表面风压分布的影响较大而煤堆的影响较小，大气边界层风场中风速脉动导致的风压改变在设计时已不容忽视，风荷载对网壳下部预应力拉索应力起着卸载作用，各索的最大应力减少比例在20％左右。